一种高压配电网分区优化方法技术

本发明专利技术提供一种高压配电网分区优化方法，包括3个步骤，通过研究各分区之间联络通道的连接关系和开关状态，得到分区之间联络通道的运行方式和分区模式，以各分区内的负荷均衡性为目标函数，采用了改进遗传算法对联络通道间的开关开合情况进行排列组合计算，先按照规定的运行方式原则摆出可行的运行方式，再从这些运行方式中寻找最优的排列组合的解。其优化的结果从负荷均衡性、网损和主变负载率的角度进行对比，以实际电网为例进行计算，验证了分区优化方法的有效性，避免了传统的遗传算法中计算量大，效率低，而且得出解的大多都是不可行解，会产生电磁环网或短路电流超标的问题。

A Zoning Optimization Method for High Voltage Distribution Network

The invention provides a zoning optimization method for high voltage distribution network, which includes three steps. By studying the connection relationship and switching state of the contact channels among the zones, the operation mode and zoning mode of the contact channels among the zones are obtained. The objective function is load balance in each zone, and the improved genetic algorithm is used to connect the zones. The arrangement and combination calculation of switch opening and closing between channels is carried out. Firstly, the feasible operation modes are put forward according to the stipulated operation mode principles, and then the optimal solution of arrangement and combination is found from these operation modes. The results of optimization are compared from the viewpoint of load balance, network loss and load rate of main transformer. Taking actual power grid as an example, the validity of the zoning optimization method is verified. It avoids the large amount of calculation and low efficiency in traditional genetic algorithm, and most of the solutions are infeasible solutions, which will produce electromagnetic loop network or short ones. The problem of circuit current exceeding the standard.

【技术实现步骤摘要】
一种高压配电网分区优化方法
本专利技术涉及输变电
，尤其是涉及一种高压配电网分区优化方法。
技术介绍
随着中国输电网架的不断发展，城市互联电网在有效缓解输电压力、增强系统稳定性和抵抗小扰动能力的同时，也不可避免的会遇到新的挑战。其中，500/220千伏高低压电磁环网的出现和220千伏系统短路电流水平升高即是两个显著问题。为打开高低压电磁环网，需调整电网结构，限制由系统互联和容量增大引起的短路电流水平升高问题，不能简单地采取更换断路器的方法，因此，需要调整电网结构对电网进行分层分区,城市220千伏电网分区运行已经实施多年，但是电网分区方案的制定一直缺乏科学的理论与方法,现有的方法及策略在理论的完善性、工程的科学性与实用性上均存在问题。公开号为CN104158178B的文献公开了一种基于可靠性的智能配电网供电分区恢复与整体优化方法。其包括：步骤1)输入智能配电网基础数据信息，并构建目标函数和引导性指标；步骤2)分区恢复；步骤3)更新开关列表，整体优化，虽然本文献提供的基于可靠性的智能配电网供电分区恢复与整体优化的方法，分别从降低故障率和缩短故障停电时间两个方面，改善智能配电网可靠性上的网络结构平衡度，提高用户的供电可靠性，但本文献未能通过改进的遗传算法求得出最优的运行方式的组合形式。公开号为CN104809524A的文献公开了一种基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与优化方法。其包括：步骤1)构建供电恢复与优化的目标函数；步骤2)定义拟最小路，建立相关指标体系；步骤3)定义各项列表，确定各列表放置内容；步骤4)基于拟最小路法的供电分区恢复与优化。虽然本文献结合智能配电网具有高度自动化的特点，在对拟最小路进行定义的基础上，提出了智能配电网的供电分区恢复与优化的启发式算法。但该文献在提高了电网分区的可靠性的方面有待进一步提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种高压配电网分区优化方法，通过研究各分区之间联络通道的连接关系和开关状态，得到分区之间联络通道的运行方式和分区模式，建立以“分区负荷均衡性”为目标的优化模型，利用改进遗传算法求解得到220千伏电网分区优化策略，最后对优化前后系统指标比对来说明优化分区方案的合理性。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高压配电网分区优化方法，包括以下步骤：步骤1：建立以“分区负荷均衡性”为目标函数的数学模型；步骤2：采用改进遗传算法对各分区联络通道间的开关开合情况进行排列组合计算，得到220千伏电网分区优化策略；步骤3：建立评价指标，并采用实际电网作为实例分析验证电网分区优化策略的有效性。进一步的，所述步骤1的目标函数为MaxDi＝Min(Di,n，max-Di,n)；其中：Di是第i种电网分区模式下的分区负荷均衡度，Di,n是第i种电网分区模式下第n个分区的正常供电负荷；Di,n,max为第i种电网分区模式下第n个分区的极限供电负荷。进一步的，所述步骤1中的数学模型的约束条件包括连通约束、节点潮流约束、线路潮流约束、短路容量约束、可靠性约束和极限可供约束。进一步的，所述步骤1中的数学模型的评价指标为主变负载率和系统网损。进一步的，所述步骤2中的各分区联络通道读取的数据包括节点和线路，所述节点以各站点内部的母线为单位，所述线路包括两类：一类为已经明确的分区内部的线路，另一类为分区之间联络通道上站点内部母线之间的开关和站点之间母线的线路。进一步的，所述步骤2中的改进遗传算法的整体算法流程步骤如下：步骤S1：读取220千伏电网联络通道开关的初始开合数据，并计算初始负荷均衡性D0；步骤S2：随机生成一组联络通道运行方式的“0/1”数据，并将生成的数据带入电网；步骤S3：校验是否满足短路电流的限制和线路潮流是否满足“N-1"准则，即N个元件中的任一独立元件发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电；不破坏系统的稳定性，若满足，则作为一种可行的开关开合方式记录，否则，返回步骤S2；步骤S4：计算第i种分区模式下的分区负荷均衡性Di，并计算该分区模式的适应值f＝Di-D0；步骤S5：采取轮盘赌的形式，通过改进遗传算法的交叉操作和变异操作，求出适应度最高的开关开合方式；步骤S6：根据所得的适应度最高的开关开合方式求出相对应的分区模式。进一步的，所述步骤S5中的交叉操作采用单点交叉，即在一条联络通道中，以该联络通道的所有运行方式作为整体进行交叉操作。进一步的，所述联络通道的所有运行方式的安排原则如下：(a)满足N-1原则；(b)不能出现分区合环的情况；(c)分区内短路电流不能超标。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术提供一种高压配电网分区优化方法，以各分区内的负荷均衡性为目标函数，采用了改进遗传算法对联络通道间的开关开合情况进行排列组合计算，先按照规定的运行方式原则摆出可行的运行方式，再从这些运行方式中寻找最优的排列组合的解。其优化的结果从负荷均衡性、网损和主变负载率的角度进行对比。充分发挥了分区间联络通道的作用，进一步提高了电网分区的可靠性。2.本专利技术提供一种高压配电网分区优化方法，通过遗传算法求得联络通道开关的最优开合方式，避免了传统的遗传算法中将联络通道上所有的开关作为“0/1”变量进行自由组合排列，计算量巨大，效率大打折扣，而且得出解的大多都是不可行解，会产生电磁环网或短路电流超标等问题。3.本专利技术提供一种高压配电网分区优化方法，通过研究各分区之间联络通道的连接关系和开关状态，得到分区之间联络通道的运行方式和分区模式，建立科学的分区负荷均衡性”为目标的优化模型，利用改进遗传算法求解得到220千伏电网分区优化策略，最后对优化前后系统指标比对来说明优化分区方案的合理性，建立了科学的理论与方法，并通过实例验证了方法的可行性和有效性。附图说明图1为本专利技术的数据读取示意图；图2为某城市220千伏电网的某条联络通道示意图；图3为某城市220千伏电网的某条联络运行方式；图4为本专利技术的改进遗传算法的整体算法流程；图5为本专利技术的改进遗传算法的交叉操作示意图；图6为本专利技术的改进遗传算法的变异操作示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一种高压配电网分区优化方法，包括以下步骤：步骤1：建立以“分区负荷均衡性”为目标函数的数学模型；步骤2：采用改进遗传算法对各分区联络通道间的开关开合情况进行排列组合计算，得到220千伏电网分区优化策略；步骤3：建立评价指标，并采用实际电网作为实例分析验证电网分区优化策略的有效性。所述步骤1中分区内的负荷均衡性作为分区优化模型的目标函数，目标函数为：MaxDi＝Min(Di,n，max-Di,n)，式中：Di是第i种电网分区模式下的分区负荷均衡度，Di,n是第i种电网分区模式下第n个分区的正常供电负荷；Di,n,max为第i种电网分区模式下第n个分区的极限供电负荷。所述步骤1中的数学模型的约束条件包括连通约束、节点潮流约束、线路潮流约束、短路容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压配电网分区优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立以“分区负荷均衡性”为目标函数的数学模型；步骤2：采用改进遗传算法对各分区联络通道间的开关开合情况进行排列组合计算，得到220千伏电网分区优化策略；步骤3：建立评价指标，并采用实际电网作为实例分析验证电网分区优化策略的有效性。

【技术特征摘要】
1.一种高压配电网分区优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立以“分区负荷均衡性”为目标函数的数学模型；步骤2：采用改进遗传算法对各分区联络通道间的开关开合情况进行排列组合计算，得到220千伏电网分区优化策略；步骤3：建立评价指标，并采用实际电网作为实例分析验证电网分区优化策略的有效性。2.根据权利要求1所述的一种高压配电网分区优化方法，其特征在于：所述步骤1的目标函数为；其中：Di是第i种电网分区模式下的分区负荷均衡度，Di,n是第i种电网分区模式下第n个分区的正常供电负荷；Di,n,max为第i种电网分区模式下第n个分区的极限供电负荷。3.根据权利要求1所述的一种高压配电网分区优化方法，其特征在于：所述步骤1中的数学模型的约束条件包括连通约束、节点潮流约束、线路潮流约束、短路容量约束、可靠性约束和极限可供约束。4.根据权利要求1所述的一种高压配电网分区优化方法，其特征在于：所述步骤1中的数学模型的评价指标为主变负载率和系统网损。5.根据权利要求1所述的一种高压配电网分区优化方法，其特征在于：所述步骤2中的各分区联络通道读取的数据包括节点和线路，所述节点以各站点内部的母线为单位，所述线路包括两类：一类为已经明确的分区内部的线路，另一类为分区之间联络通道上站点内部母线之间的开关和站点之间母线的线路...

【专利技术属性】
技术研发人员：余晓鹏，李科，田春筝，李秋燕，李锰，全少理，付科源，张艺涵，孙义豪，郭勇，杨卓，关朝杰，郭新志，丁岩，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11